在集成电路芯片的生产过程中，给芯片供电以及与外界通信是非常重要的步骤之一。这通常涉及到芯片的封装和引脚的焊接，而这一过程中的关键环节便是wire bonding（键合）技术。本文将深入解析这一过程的各个细节。
芯片上的pad是整个连接过程的关键部分。Pad是芯片表面上的一个较大金属区域，通过内部的布线连接到芯片上的各种元件。外部则通过金属丝连接到封装外壳的内引脚，或者采用倒装芯片技术直接连接到电路板上。Pad的尺寸通常需要在100umX100um以上，以适应后续的封装和连接工艺。
接下来，是wire bonding过程。在这个步骤中，首先需要将芯片放置在加热的台子上，以便于焊接过程中的材料软化。随后，使用专用的wire bonder设备进行焊接。这个设备有一根针，针孔中穿有直径大约几十微米的金线。当针头对准Pad时，会施加压力并使用超声波技术，使得金线在Pad上融化并形成坚固的连接。由于金线非常细，这个过程通常需要在高倍数的显微镜下完成，以确保精确焊接。
在直观理解bonding的过程中，可以通过显微镜观察到的图像来辅助说明。在显微照片中，可以看到硅片上的芯片引脚和走线。左图中的黄色部分是封装基底，展示了芯片引脚的位置，而右图则显示了芯片之间的引线。这些引线实际上是由人工上色来区分不同的电路层，而金色的部分则可能是铜线或金线，这些线最终将连接到芯片的基底和外围引脚。
对于wire bonding的具体步骤，一般可以分为八个步骤。从第1步到第4步，是将导线焊接到Die（芯片基片）上的焊盘，原理是通过超声波和压力的作用，使得导线头部的小圆球形材料变软并与焊盘材料分子相互扩散，从而实现焊接。而从第5步到第8步，则是把一端已经焊接到Die的pad上的导线拉拽并焊接到leadframe（引线框架）上的过程。这个过程需要拉拽导线并最后切断导线，完成wire bonding。
在完成wire bonding的过程中，有若干的质量控制点需要注意，例如：线弧的高度和形状，确保两端焊接点的形状和粘合质量；保证leadframe和Die的洁净度，切刀和绑嘴的清洁和寿命；以及确保leadframe的平整度，避免变形。这些步骤和控制点对于最终芯片的性能和可靠性都有着决定性的影响。
通过这些步骤，最终实现了将芯片的外围引脚与外界的连接，使得集成电路芯片能够在外部电路中正常工作。这一系列精密的操作需要高度的技术和设备，是现代芯片制造不可或缺的一部分。
